乙二醇检测系统底层系统设计

第38卷第2期中国测试 Vol.38 No.22012年3月 CHINA MEASUREMENT TEST March,2012乙醇检测系统底层系统设计曾力,黄劼,杨艳(四川大学制造学院,四川成都610065)摘要:管道输送乙二醇时,需要检测其是否泄露。采用液位传感器测量乙二醇液位,同时根据乙二醇影响空气温度和湿度的性质,辅以温湿度传感器测量周围空气的温度和湿度,采用 GSM MODEM进行无线传输实现数据交互,采用STC12C5412AD单片机作为系统的控制单元。实验表明系统工作准确可靠,操作方便,对于检测具有稳定化学性质的液体和气体具有参考价值关键词:传感器;乙二醇泄漏检测;温湿度;管道运输;系统休眠中图分类号:TQ223162TM930.12文献标志码:A文章编号:1674-5124(2012)02-0093-03 Design underlying-system software for ethylene glycol detection system ZENG Li, HUANG Jie, YANG Yan (Manufacturing Science and Engineering School, Sichuan University, Chengdu 610065, China) Abstract: As it conveyed by the tunnel there needs to check whether it is leaking or not.In order to achieve the goal, it should be detected the level of ethylene glycol with level sensors. Then, as the humidity and temperature in air are influenced by ethylene glycol, they should be detected with corresponding sensors as an auxiliary way. The GSM MODEM is used to exchange data wirelessly and the microcomputer STCI2C5412AD is used as the controller for the system. Experimental results show that the system is accurate, reliable and convenient with reference value in detecting some kinds of liquid or gas with stable properties Key words: sensor; ethylene glycol-leaking detection; humidity and temperature; tunnel-transporting; system dormancy0引言温湿度的测量采用SHT71型传感器,该型号传乙二醇是一种化学性质稳定的液体,要直接进感器输出经过标定的数字信号,通过PC总线与单片行检测,手段比较复杂,费用较高,目前市面上的传机实现通信液位传感器采用LMP633系列缆式静感器均难以满足检测需求,在无人值守的现场实现压传感器,测量范围是0~1m,供电电压12.5~36V,起来比较困难。因此,采用测量乙二醇液位的办法,输出信号4~20mA。同时针对乙二醇吸收水分和对温度有影响的性质,1.2检测装置设计可以采用检测乙二醇周围空气的温度和湿度的办法通常在管道的连接处发生泄露的几率大于管道进行检测,测量值通过 GSM MODEM实现传输-2其他部位,因此液位传感器应该安装在此处如图1这种方式免去了铺设大量通信电缆的工序,成本低所示,检测容器与管道的连接处通过漏斗相连,一旦廉,稳定性好,可节约大量人力物力资源。发生泄露,乙二醇通过漏斗进入容器内。检测容器应1硬件设计该尽量做到密封,防止其他液体进入容器影响测1.1硬件选择量。液位传感器安装在检测容器底部,温湿度传感系统控制器采用STC12C5410AD型单片机, GSM该器、 MODEM信号处理电路安装在检测容器壁型号带有8路10位精度的ADC。上。系统上电之后,首先进行系统初始化,之后系统收稿日期:2011-08-29;收到修改稿日期:2011-11-04处于等待状态,此时可以发送检测命令或者休眠命作者简介:曾力(1982-),男,四川江油市人,硕士研究生,令。如果发送检测命令,系统把液位传感器和温湿度专业方向为测试计量技术及仪器。传感器测量值通过 GSM MODEM送至控制器,处理94中国测试2012年3月 GSM MODEM阀井 MAX232信号发送液位传感器12C5412温湿度传感器温湿度传感器N1185电压检测模块检测容器短信猫信号处理电路LM2576电压LM2576电压LM2576电压液位传感器芯片,9V芯片,5V芯片,12V24V电池图检测装置设计太阳能充电器完成之后,通过 GSM MODEM把测量值发送至操作图2系统硬件电路员处13-4如果发送休眠指令, GSM MODEM、液位传感器和温湿度传感器断电,只有控制器处于通电状系统上电态,系统进入休眠。系统初始化1.3硬件电路构成如图2所示,系统采用24V电池供电。24V电新指令 ERROR?错误,丢弃压通过LM2576稳压芯片降压之后可获得9,12,5V电压,分别给 GSM MODEM、液位传感器、单片机及有新信息到其外围器件供电。同时,24,9,12,5V电压分别送入mti?读取提取CN1185电压检测芯片进行检测,以获取当前电池电内容压信息。电池电压低于19V时,太阳能充电器自动c?成功读取给电池充电,同时 GSM MODEM把将电压过低信息信息发送出去。液位传感器输出4~20mA模拟量,送入单片机经过A/D转换得到8位数字量,温湿度传感器mS?成功发送信息直接输出经过标定的8位数字信号至单片机。液位值和温湿度值通过 GSM MODEM发送出去,实现数错误指令丢弃据交互。这里LM2576芯片是稳压芯片,通过控制其图3主程序结构图使能端来使其停止工作,从而实现对后续电路的通断电操作,以达到节能的目的5是否为控制命令,是控制命令则提取命令内容和发2软件设计送端电话号码,完成后删除本条信息,不是控制命令,2.1主程序设计作为干扰短信处理,删除信息;返回值是CMGR,代主程序结构图如图3所示,上电之后,系统进行表 GSM MODEM成功读取一条短信息,程序返回;初始化之后程序进入主循环控制器在主循环程序返回值是CMGS,代表 GSM MODEM成功发送短信中等待接收 GSM MODEM传来的数据,判断是否有息,程序返回新指令到。没有新指令,返回继续等待接收;有新指2.2中断程序设计令则分析指令内容,并根据内容作进一步处理。在乙二醇输送过程中,如果采用 GSM MODEM主循环程序对判断 GSM MODEM返回值进行连续发送测量值的方式,不光提高了通信费用,增加判断,不同的返回值代表的含义如下:返回值是ER电池耗电量,而且对于乙二醇发生泄露这种偶然情ror,代表 GSM MODEM接收指令出错,程序返回,况并不适用,只需要间隔一定的时间发送一次测量 ERROR丢弃;返回值是MTI,代表 GSM MODEM值便可知道现场的情况,即设定一个检测周期,当设接收到新的短信息等待读取,此时调用读取指令,读定的周期时间到,系统才会发送检测值。另外,由于系取并保存 GSM MODEM中的内容,同时判断该指令统是电池供电,从节约电池耗电量方面考虑在没有第38卷第2期曾力等:乙二醇检测系统底层系统设计95输送乙二醇时,可使 GSM MODEM、液位传感器、温湿度传感器和其他一些芯片断电,使系统处于休眠进入中断状态。待休眠一段时间之后系统苏醒,开机4min检测是否收到控制命令,如果没有则重新进入休眠状态,定时时间单位此时单片机必须保持供电,以便休眠结束能够唤醒断电的传感器和芯片。同样,当系统处于检测状态时,使 GSM MODEM和液位传感器断电,当检测周要求定时时间期时间到时,给 GSM MODEM通电,发送测量值。因此,系统的程序需要实现 GSM MODEM断电和通电,设定定时周期和休眠周期等功能。系统停止工作假设中断时间为60ms,单片机每间隔60ms执行中断程序一次。为了达到需要的定时周期,可以通过短信猫通电设定循环变量的办法实现例如设定 LOOPL、 LOOPH短信通电传感器短信短信猫通电猫通电作为2个循环变量,可实现一基本定时单位,然后设定另一循环变量TIME,TIME为基本定时单位的倍数。如果不能满足定时长度,可适当增加循环变量。短信发送完成开机4min采集数据短信通电需要注意的是, GSM MODEM收发数据时存在短信发送垃圾短信干扰的问题。为了解决这一问题,设定一个断电,系统进入睡眠特殊格式来发送数据。例如,采用 SCZZXXXX555周期的格式,其中SCZZ和55是数据传输的固定格式,XXXX为有效数据,任何非此格式的短信皆作干扰返回主程序短信处理,通过程序直接丢弃。图4所示为中断程序流程图,60ms定时时间图4中断流程图到,程序进入中断执行程序,首先判断定时时间单位是否到,其次判断要求实现的定时时间是否到。如3结束语本系统实现了乙二醇传输过程中的无人值守检果定时时间到,下一步接下来就判断系统的当前状测,经济适用,性能稳定,且采用无线传输的方式,适态,设定一变量 SYSSTOP来表示系统工作状态,如合数据的远距离传输目前实验室调试阶段已经成果为0则表示系统工作,为1表示系统停止工作。功,对于类似的具有稳定化学性质的液体和气体检 SYSSTOP为1时,系统处于休眠状态,根据前面可以知道,此时 GSM MODEM有通电和未通电两种测具有广泛的适用性。参考文献状态,因此接下来判断 GSM MODEM是否通电。没有通电,表示系统的休眠周期结束,接下来需要给山朱向庆陈志雄远程分布式温湿度实时监控系统设计计算机测量与控制,2010181)55-57 GSM MODEM上电,开机4min判断是否有新的控2刘子龙基于STC单片机的物流定位终端系统西华制命令到。如果 GSM MODEM处于通电状态,表示大学学报:自然科学版,2011,30(5):73-764min开机时间到, GSM MODEM断电,系统重新进[3]曹柏荣,冯运达翟丹霞无线温湿度测量系统及其应用休眠状态。自动化仪表,2005(7):30-31 SYSSTOP为0时,系统处于工作状态,同样需要4]黄世奇,郑健,陆燕等温湿度远程测控系统设计与实现判断 GSM MODEM是否通电,设定 CATSTA表示国外电子测量技术,2004(2):47-58. GSM MODEM状态,为1表示通电,为0则表示断5冯显英,葛荣雨.基于数字式温湿度传感器SHT1的温湿度测控系统]自动化仪表,2006(1):29-40电。 CATSTA为1时,表示 GSM MODEM已发送检[6]翟春艳,岳修正,肖宏,等基于单片的温湿度感测系统的测数据至操作员处, GSM MODEM和传感器断电;实现]电子设计工程,2011(12):40-49 CATSTA为0时,表示检测周期时间到,应该给S7杨建华,刘皓,刘文琦基于GSMSMS的分布式测控系统 MODEM和传感器上电、采集和发送数据。但GSM的通讯实现[]控制工程,2005(1):33-58 MODEM上电之后,在发送数据之前应该设定一段[8]娄辉,黄海.远程测控中 GSM Modem短信开发电子延时时间,使其完成自检和初始化电器,2006(1):54-69